JP2002057018A - 永久磁石及びその製造方法 - Google Patents
永久磁石及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 粉末冶金法で得られるリング形状永久磁石の
外周部における径方向の磁束密度分布を正弦曲線に近づ
け、回転角度検出センサなどに好適な特性とすること。 【解決手段】 原料粉末の磁場成形に用いるダイを非磁
性材、中芯金型を磁性材で構成し、かつ中芯金型の飽和
磁化を最適化することにより、磁場成形における磁束の
流れを調整する。これによって、リング形状永久磁石の
磁化容易軸の配向方向を制御し、外周の磁束密度分布を
正弦曲線に近づける。
外周部における径方向の磁束密度分布を正弦曲線に近づ
け、回転角度検出センサなどに好適な特性とすること。 【解決手段】 原料粉末の磁場成形に用いるダイを非磁
性材、中芯金型を磁性材で構成し、かつ中芯金型の飽和
磁化を最適化することにより、磁場成形における磁束の
流れを調整する。これによって、リング形状永久磁石の
磁化容易軸の配向方向を制御し、外周の磁束密度分布を
正弦曲線に近づける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車などに搭載
される角度センサに用いられる、リング形状の永久磁石
に関し、更に詳しくは前記磁石外周部における、径方向
の磁束密度分布が改善された永久磁石に関するものであ
る。
される角度センサに用いられる、リング形状の永久磁石
に関し、更に詳しくは前記磁石外周部における、径方向
の磁束密度分布が改善された永久磁石に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】永久磁石は、一般家庭の各種電気製品か
ら通信機器などの多くの分野で応用され、使用されてい
る製品である。また、航空機はもとより、鉄道車両、自
動車などにおいても、電子制御や、高性能化のため、数
多くのセンサが用いられ、これらに使用される永久磁石
にも様々な着磁パターン及び高精度の磁束密度分布が要
求されている。
ら通信機器などの多くの分野で応用され、使用されてい
る製品である。また、航空機はもとより、鉄道車両、自
動車などにおいても、電子制御や、高性能化のため、数
多くのセンサが用いられ、これらに使用される永久磁石
にも様々な着磁パターン及び高精度の磁束密度分布が要
求されている。
【０００３】例えば、回転角度を検出するセンサなどに
は、リング形状で径方向に着磁された永久磁石が使用さ
れ、外周部における磁束密度分布が正弦曲線をなしてい
ることが要求される。更に具体的には、磁束を検出する
ホール素子を、リング形状の永久磁石の外周部に近接さ
せた状態で、永久磁石を回転させながら磁束密度を測定
し、横軸を永久磁石の回転角度、縦軸を測定値としてプ
ロットした曲線が、正弦曲線となることが要求される。
は、リング形状で径方向に着磁された永久磁石が使用さ
れ、外周部における磁束密度分布が正弦曲線をなしてい
ることが要求される。更に具体的には、磁束を検出する
ホール素子を、リング形状の永久磁石の外周部に近接さ
せた状態で、永久磁石を回転させながら磁束密度を測定
し、横軸を永久磁石の回転角度、縦軸を測定値としてプ
ロットした曲線が、正弦曲線となることが要求される。
【０００４】図４は、実際にリング形状永久磁石の外周
部における磁束密度を、前記の方法で測定した例であ
る。図において、実線４１は測定値を示し、破線４２は
測定値を近似した正弦曲線である。前記のように、回転
角度センサに、リング形状永久磁石を使用する場合は、
図４における実線４１が正弦曲線に近い程、高精度で回
転角度を検知することができる。
部における磁束密度を、前記の方法で測定した例であ
る。図において、実線４１は測定値を示し、破線４２は
測定値を近似した正弦曲線である。前記のように、回転
角度センサに、リング形状永久磁石を使用する場合は、
図４における実線４１が正弦曲線に近い程、高精度で回
転角度を検知することができる。
【０００５】径方向に異方性を有するリング形状永久磁
石の製造工程においては、原料粉末の磁場成形で、従
来、非磁性の金型が用いられてきた。しかし、この方法
で得られる磁石の磁束密度分布曲線は、三角形に近い形
状を呈し、正弦曲線からのずれが大きく、これを回転角
度センサに用いると、回転角度の検出精度の低下を避け
るのが困難あった。
石の製造工程においては、原料粉末の磁場成形で、従
来、非磁性の金型が用いられてきた。しかし、この方法
で得られる磁石の磁束密度分布曲線は、三角形に近い形
状を呈し、正弦曲線からのずれが大きく、これを回転角
度センサに用いると、回転角度の検出精度の低下を避け
るのが困難あった。
【０００６】また、所望の磁束分布曲線を具備した永久
磁石を得る一方法として、着磁ヨークの形状や巻線の設
計により、永久磁石用素材に対して所要の磁束分布の着
磁磁場を印加することが行われている。しかし、この方
法では、永久磁石の仕様毎に、複雑な設計を要する着磁
ヨークを準備する必要があり、製造コスト低減が困難で
あるという問題がある。
磁石を得る一方法として、着磁ヨークの形状や巻線の設
計により、永久磁石用素材に対して所要の磁束分布の着
磁磁場を印加することが行われている。しかし、この方
法では、永久磁石の仕様毎に、複雑な設計を要する着磁
ヨークを準備する必要があり、製造コスト低減が困難で
あるという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、径方向に異方性を有するリング形状の永久磁石で、
外周の磁束密度分布が正弦曲線に近いものを、低コスト
で得る方法を提供することにある。
は、径方向に異方性を有するリング形状の永久磁石で、
外周の磁束密度分布が正弦曲線に近いものを、低コスト
で得る方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題の
解決手段として、粉末冶金法によるＳｍ−Ｃｏ系永久磁
石の製造工程における、原料粉末の成形条件を再検討し
た結果、なされたものである。
解決手段として、粉末冶金法によるＳｍ−Ｃｏ系永久磁
石の製造工程における、原料粉末の成形条件を再検討し
た結果、なされたものである。
【０００９】即ち、本発明は、リング形状の永久磁石に
おいて、外周部における径方向の磁束密度分布曲線と前
記磁束密度分布曲線を近似する正弦曲線との任意の位相
における差をｄ、前記正弦曲線の振幅をａとしたとき、
ｄ／ａが４％以内であることを特徴とする永久磁石であ
る。
おいて、外周部における径方向の磁束密度分布曲線と前
記磁束密度分布曲線を近似する正弦曲線との任意の位相
における差をｄ、前記正弦曲線の振幅をａとしたとき、
ｄ／ａが４％以内であることを特徴とする永久磁石であ
る。
【００１０】また、本発明は、非磁性材からなるダイと
磁性材からなる中芯を含む金型に原料粉末を充填し、径
方向に配向磁場を印加しながら前記原料粉末を圧縮成形
し、得られる圧粉体を焼結することを特徴とする、前記
の永久磁石の製造方法である。
磁性材からなる中芯を含む金型に原料粉末を充填し、径
方向に配向磁場を印加しながら前記原料粉末を圧縮成形
し、得られる圧粉体を焼結することを特徴とする、前記
の永久磁石の製造方法である。
【００１１】また、本発明は、前記の永久磁石の製造方
法において、前記原料粉末が２−１７系Ｓｍ−Ｃｏ磁石
合金粉末であり、前記中芯を構成する磁性材が、飽和磁
化が１９００〜６６００Ｇであることを特徴とする永久
磁石の製造方法である。
法において、前記原料粉末が２−１７系Ｓｍ−Ｃｏ磁石
合金粉末であり、前記中芯を構成する磁性材が、飽和磁
化が１９００〜６６００Ｇであることを特徴とする永久
磁石の製造方法である。
【００１２】
【作用】粉末冶金法で異方性の永久磁石を製造する工程
では、原料粉末の圧縮成形の際に、粉末を配向させるた
めに磁場を印加する。図１は、径方向に異方性を有する
リング形状の永久磁石の磁場中で圧縮成形を行う装置を
模式的に示したものである。
では、原料粉末の圧縮成形の際に、粉末を配向させるた
めに磁場を印加する。図１は、径方向に異方性を有する
リング形状の永久磁石の磁場中で圧縮成形を行う装置を
模式的に示したものである。
【００１３】この図に示したように、この装置は、ダイ
１１と、中芯金型１２と、上パンチ１３と、配向磁場を
印加するためのポールピース１４とを主な構成要素とし
ている。原料粉末（図示せず）は、ダイ１１と中芯金型
１２との間の空間に充填され、上パンチ１３を降下し、
原料粉末を加圧すると同時に圧縮方向と直交する方向に
配向磁場を印加する。
１１と、中芯金型１２と、上パンチ１３と、配向磁場を
印加するためのポールピース１４とを主な構成要素とし
ている。原料粉末（図示せず）は、ダイ１１と中芯金型
１２との間の空間に充填され、上パンチ１３を降下し、
原料粉末を加圧すると同時に圧縮方向と直交する方向に
配向磁場を印加する。
【００１４】また、図２は、前記配向磁場の磁束の流れ
を模式的に示した図で、図２（ａ）は、ダイが非磁性材
で、中芯金型が磁性材で構成される場合を示し、図２
（ｂ）は、ダイ、中芯金型とも非磁性材で構成される場
合を示したものである。
を模式的に示した図で、図２（ａ）は、ダイが非磁性材
で、中芯金型が磁性材で構成される場合を示し、図２
（ｂ）は、ダイ、中芯金型とも非磁性材で構成される場
合を示したものである。
【００１５】図２（ｂ）に示したように、ダイ、中芯金
型ともに非磁性材の場合では、原料粉末を充填した状態
で磁場を印加すると、原料粉末が磁性材であるため、磁
束が原料粉末の方へ収束される。これに対し、中芯金型
が磁性材の場合では、前記の現象が起こらないため、磁
束の流れは、図２（ａ）に示した状態に近くなる。
型ともに非磁性材の場合では、原料粉末を充填した状態
で磁場を印加すると、原料粉末が磁性材であるため、磁
束が原料粉末の方へ収束される。これに対し、中芯金型
が磁性材の場合では、前記の現象が起こらないため、磁
束の流れは、図２（ａ）に示した状態に近くなる。
【００１６】リング形状永久磁石の磁化容易軸の方向
が、図２（ｂ）のように一方向であれば、図２（ｂ）に
おける磁場方向と垂直な線と外周の法線のなす角度をθ
とし、磁化容易軸方向の磁束密度をＢ０すると、外周の
法線方向の磁束密度Ｂは、Ｂ＝Ｂ０ｓｉｎθで表せる。
つまり、永久磁石の外周磁束密度分布が正弦曲線に近く
なる。本発明によるリング形状永久磁石の外周の磁束密
度分布が、従来に比較して正弦曲線に近くなるのは、こ
のような理由によると解される。
が、図２（ｂ）のように一方向であれば、図２（ｂ）に
おける磁場方向と垂直な線と外周の法線のなす角度をθ
とし、磁化容易軸方向の磁束密度をＢ０すると、外周の
法線方向の磁束密度Ｂは、Ｂ＝Ｂ０ｓｉｎθで表せる。
つまり、永久磁石の外周磁束密度分布が正弦曲線に近く
なる。本発明によるリング形状永久磁石の外周の磁束密
度分布が、従来に比較して正弦曲線に近くなるのは、こ
のような理由によると解される。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に、具体的な例を挙げ、本発明
の実施の形態について説明する。
の実施の形態について説明する。
【００１８】ここでは、まず原料粉末として、２−１７
系で平均粒径３μｍのＳｍ−Ｃｏ合金粉末を準備した。
ダイとして非磁性の超硬合金からなり、内径が１２.８
ｍｍのものを準備した。また、中芯金型として、外径が
６.４ｍｍで、非磁性のものと、飽和磁化が１７１０
Ｇ、２６２０Ｇ、３７７０Ｇ、６０４０Ｇ、８０００Ｇ
の４種類の磁性合金からなるものを、それぞれ準備し
た。
系で平均粒径３μｍのＳｍ−Ｃｏ合金粉末を準備した。
ダイとして非磁性の超硬合金からなり、内径が１２.８
ｍｍのものを準備した。また、中芯金型として、外径が
６.４ｍｍで、非磁性のものと、飽和磁化が１７１０
Ｇ、２６２０Ｇ、３７７０Ｇ、６０４０Ｇ、８０００Ｇ
の４種類の磁性合金からなるものを、それぞれ準備し
た。
【００１９】中芯金型の材質は、ダイと同じく超硬合金
であり、磁性と非磁性、飽和磁化の相異は、含まれるＣ
ｏによるものである。但し、超硬合金では、飽和磁化が
８０００Ｇのものが得られないので、これについては、
パーマロイを使用した。
であり、磁性と非磁性、飽和磁化の相異は、含まれるＣ
ｏによるものである。但し、超硬合金では、飽和磁化が
８０００Ｇのものが得られないので、これについては、
パーマロイを使用した。
【００２０】これらの中芯金型を、図１に示した磁場成
形装置に組み付け、原料粉末を磁場成形し、焼結用の圧
粉体を得た。次に、これらの圧粉体に、所要の条件で、
焼結、溶体化、時効処理を施し、外径が１２ｍｍ、内径
が６ｍｍ、高さが４ｍｍの焼結体を得た。更に、所要の
条件で着磁を行い、リング形状永久磁石を得た。
形装置に組み付け、原料粉末を磁場成形し、焼結用の圧
粉体を得た。次に、これらの圧粉体に、所要の条件で、
焼結、溶体化、時効処理を施し、外径が１２ｍｍ、内径
が６ｍｍ、高さが４ｍｍの焼結体を得た。更に、所要の
条件で着磁を行い、リング形状永久磁石を得た。
【００２１】次に、これらの永久磁石の外周の磁束密度
分布を測定した。具体的には、測定用のホール素子をリ
ング形状永久磁石の外周の近傍に設置した状態で、磁石
を回転させるという測定方法である。そして、測定値の
最大値をＢｍａｘとしたときに、Ｂｍａｘ・ｓｉｎθで
示される正弦曲線と、それに対応する位相における測定
値との差を求めた。
分布を測定した。具体的には、測定用のホール素子をリ
ング形状永久磁石の外周の近傍に設置した状態で、磁石
を回転させるという測定方法である。そして、測定値の
最大値をＢｍａｘとしたときに、Ｂｍａｘ・ｓｉｎθで
示される正弦曲線と、それに対応する位相における測定
値との差を求めた。
【００２２】表１に、それぞれのリング形状永久磁石に
おける、磁束密度曲線と正弦曲線との差の最大値をまと
めて示した。また、図１は、横軸を中芯金型の飽和磁
化、縦軸を前記の最大値として、プロットした図であ
る。
おける、磁束密度曲線と正弦曲線との差の最大値をまと
めて示した。また、図１は、横軸を中芯金型の飽和磁
化、縦軸を前記の最大値として、プロットした図であ
る。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１及び図１から、中芯金型の飽和磁化が
約３８００Ｇ以下の範囲では、中芯金型の飽和磁化の増
加に伴い、磁束密度分布の差が減少し、それ以上の範囲
では、磁束密度分布の差が増加に転じることがわかる。
また、磁束密度分布の差を４％以下とするには、中芯金
型の飽和磁化を、１９００〜６６００Ｇの範囲にする必
要がある。
約３８００Ｇ以下の範囲では、中芯金型の飽和磁化の増
加に伴い、磁束密度分布の差が減少し、それ以上の範囲
では、磁束密度分布の差が増加に転じることがわかる。
また、磁束密度分布の差を４％以下とするには、中芯金
型の飽和磁化を、１９００〜６６００Ｇの範囲にする必
要がある。
【００２５】
【発明の効果】以上に説明しように、本発明によるリン
グ形状永久磁石は、外周部の径方向の磁束密度分布が、
正弦曲線に近づけることが可能となり、これをに用いる
ことにより、検知角度が１.５°程度の高精度を備え
た、回転角度検出センサを得ることができる。
グ形状永久磁石は、外周部の径方向の磁束密度分布が、
正弦曲線に近づけることが可能となり、これをに用いる
ことにより、検知角度が１.５°程度の高精度を備え
た、回転角度検出センサを得ることができる。
【００２６】また、ここでは、２−１７系Ｓｍ−Ｃｏ系
磁石の場合についてのみ説明したが、他の材質の場合で
も、本発明が有用なことは論を俟たない。但し、原料粉
末の飽和磁化や透磁率によって、中芯金型の飽和磁化も
適正値が変わるので、材質毎に確認する必要がある。
磁石の場合についてのみ説明したが、他の材質の場合で
も、本発明が有用なことは論を俟たない。但し、原料粉
末の飽和磁化や透磁率によって、中芯金型の飽和磁化も
適正値が変わるので、材質毎に確認する必要がある。
【図１】リング形状永久磁石の磁場成形装置の概略を示
す斜視図。
す斜視図。
【図２】磁場成形における磁束の流れを模式的に示した
図、図２（ａ）はダイが非磁性材、中芯金型が磁性材で
構成される場合を示す図、図２（ｂ）はダイ及び中芯金
型の両方が非磁性材で構成される場合を示す図。
図、図２（ａ）はダイが非磁性材、中芯金型が磁性材で
構成される場合を示す図、図２（ｂ）はダイ及び中芯金
型の両方が非磁性材で構成される場合を示す図。
【図３】中芯金型の飽和磁化と、リング形状永久磁石外
周の磁束密度分布の差との関係を示す図。
周の磁束密度分布の差との関係を示す図。
【図４】磁束密度分布の測定例と、それを近似した正弦
曲線を示す図。
曲線を示す図。
１１ ダイ １２ 中芯金型 １３ 上パンチ １４ ポールピース ４１ 磁束密度分布曲線 ４２ 正弦曲線
Claims (3)
- 【請求項１】 リング形状の永久磁石において、外周部
における径方向の磁束密度分布曲線と前記磁束密度分布
曲線を近似する正弦曲線との任意の位相における差を
ｄ、前記正弦曲線の振幅をａとしたとき、ｄ／ａが４％
以内であることを特徴とする永久磁石。 - 【請求項２】 非磁性材からなるダイと磁性材からなる
中芯を含む金型に原料粉末を充填し、径方向に配向磁場
を印加しながら前記原料粉末を圧縮成形し、得られる圧
粉体を焼結することを特徴とする、請求項１に記載の永
久磁石の製造方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の永久磁石の製造方法に
おいて、前記原料粉末は２−１７系Ｓｍ−Ｃｏ磁石合金
粉末であり、前記中芯を構成する磁性材は、飽和磁化が
１９００〜６６００Ｇであることを特徴とする永久磁石
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000240601A JP2002057018A (ja) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | 永久磁石及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000240601A JP2002057018A (ja) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | 永久磁石及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002057018A true JP2002057018A (ja) | 2002-02-22 |
Family
ID=18731931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000240601A Withdrawn JP2002057018A (ja) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | 永久磁石及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002057018A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6992553B2 (en) | 2002-06-18 | 2006-01-31 | Hitachi Metals, Ltd. | Magnetic-field molding apparatus |
| CN102779639A (zh) * | 2012-08-14 | 2012-11-14 | 安徽大学 | 多磁极各向异性永磁磁环的制备方法 |
| CN105538108A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-05-04 | 宁波韵升磁体元件技术有限公司 | 一种具有高垂直度要求的钕铁硼小磁环的加工方法 |
-
2000
- 2000-08-09 JP JP2000240601A patent/JP2002057018A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6992553B2 (en) | 2002-06-18 | 2006-01-31 | Hitachi Metals, Ltd. | Magnetic-field molding apparatus |
| CN102779639A (zh) * | 2012-08-14 | 2012-11-14 | 安徽大学 | 多磁极各向异性永磁磁环的制备方法 |
| CN105538108A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-05-04 | 宁波韵升磁体元件技术有限公司 | 一种具有高垂直度要求的钕铁硼小磁环的加工方法 |
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